Skip to main content
Erschienen in: Journal of Elasticity 1/2018

17.10.2017

Statistical and Numerical Considerations of Backus-Average Product Approximation

verfasst von: Len Bos, Tomasz Danek, Michael A. Slawinski, Theodore Stanoev

Erschienen in: Journal of Elasticity | Ausgabe 1/2018

Einloggen

Aktivieren Sie unsere intelligente Suche, um passende Fachinhalte oder Patente zu finden.

search-config
loading …

Abstract

In this paper, we examine the applicability of the approximation, \(\overline{f g}\approx \overline{f}\,\overline{g}\), within Backus (J. Geophys. Res. 67(11):4427–4440, 1962) averaging. This approximation is a crucial step in the method proposed by Backus (J. Geophys. Res. 67(11):4427–4440, 1962), which is widely used in studying wave propagation in layered Hookean solids. According to this approximation, the average of the product of a rapidly varying function and a slowly varying function is approximately equal to the product of the averages of those two functions.
Considering that the rapidly varying function represents the mechanical properties of layers, we express it as a step function. The slowly varying function is continuous, since it represents the components of the stress or strain tensors. In this paper, beyond the upper bound of the error for that approximation, which is formulated by Bos et al. (J. Elast. 127:179–196, 2017), we provide a statistical analysis of the approximation by allowing the function values to be sampled from general distributions.
Even though, according to the upper bound, Backus (J. Geophys. Res. 67(11):4427–4440, 1962) averaging might not appear as a viable approach, we show that—for cases representative of physical scenarios modelled by such an averaging—the approximation is typically quite good. We identify the cases for which there can be a deterioration in its efficacy.
In particular, we examine a special case for which the approximation results in spurious values. However, such a case—though physically realizable—is not likely to appear in seismology, where Backus (J. Geophys. Res. 67(11):4427–4440, 1962) averaging is commonly used. Yet, such values might occur in material sciences, in general, for which Backus (J. Geophys. Res. 67(11):4427–4440, 1962) averaging is also considered.

Sie haben noch keine Lizenz? Dann Informieren Sie sich jetzt über unsere Produkte:

Springer Professional "Wirtschaft+Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft+Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 102.000 Bücher
  • über 537 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Maschinenbau + Werkstoffe
  • Versicherung + Risiko

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 390 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Maschinenbau + Werkstoffe




 

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Anhänge
Nur mit Berechtigung zugänglich
Literatur
1.
Zurück zum Zitat Backus, G.E.: Long-wave elastic anisotropy produced by horizontal layering. J. Geophys. Res. 67(11), 4427–4440 (1962) ADSCrossRefMATH Backus, G.E.: Long-wave elastic anisotropy produced by horizontal layering. J. Geophys. Res. 67(11), 4427–4440 (1962) ADSCrossRefMATH
3.
Zurück zum Zitat Slawinski, M.A.: Waves and rays in seismology: Answers to unasked questions. World Scientific, Singapore (2016) CrossRef Slawinski, M.A.: Waves and rays in seismology: Answers to unasked questions. World Scientific, Singapore (2016) CrossRef
4.
Zurück zum Zitat Danek, T., Slawinski, M.A.: Backus average under random perturbations of layered media. SIAM J. Appl. Math. 76(4), 1239–1249 (2016) MathSciNetCrossRefMATH Danek, T., Slawinski, M.A.: Backus average under random perturbations of layered media. SIAM J. Appl. Math. 76(4), 1239–1249 (2016) MathSciNetCrossRefMATH
5.
Zurück zum Zitat Prescher, C., Dubrovinsky, L., Bykova, E., Kupenko, I., Glazyrin, K., McCammon, C., Kantor, A., Mookherjee, M., Nakajima, Y., Miyajima, N., Sinmyo, R., Cerantola, V., Dubrovinskaia, N., Prakapenka, V., Rüffer, R., Chumakov, A., Hanfland, M.: High Poisson’s ratio of Earth’s inner core explained by carbon alloying. Nat. Geosci. 8, 220–223 (2015) ADSCrossRef Prescher, C., Dubrovinsky, L., Bykova, E., Kupenko, I., Glazyrin, K., McCammon, C., Kantor, A., Mookherjee, M., Nakajima, Y., Miyajima, N., Sinmyo, R., Cerantola, V., Dubrovinskaia, N., Prakapenka, V., Rüffer, R., Chumakov, A., Hanfland, M.: High Poisson’s ratio of Earth’s inner core explained by carbon alloying. Nat. Geosci. 8, 220–223 (2015) ADSCrossRef
Metadaten
Titel
Statistical and Numerical Considerations of Backus-Average Product Approximation
verfasst von
Len Bos
Tomasz Danek
Michael A. Slawinski
Theodore Stanoev
Publikationsdatum
17.10.2017
Verlag
Springer Netherlands
Erschienen in
Journal of Elasticity / Ausgabe 1/2018
Print ISSN: 0374-3535
Elektronische ISSN: 1573-2681
DOI
https://doi.org/10.1007/s10659-017-9659-9

Weitere Artikel der Ausgabe 1/2018

Journal of Elasticity 1/2018 Zur Ausgabe

    Marktübersichten

    Die im Laufe eines Jahres in der „adhäsion“ veröffentlichten Marktübersichten helfen Anwendern verschiedenster Branchen, sich einen gezielten Überblick über Lieferantenangebote zu verschaffen.